Elektromechanisches Musikinstrument
Ein elektromechanisches Musikinstrument erzeugt im Regelfall mit Hilfe mechanischer Komponenten Tonschwingungen als ein definiertes niederfrequentes Tonsignal, die danach elektronisch be- und verarbeitet verstärkt über Lautsprecher hörbar gemacht werden können. Beispiele sind E-Gitarre und Hammond-Orgel.
Da (im Gegensatz beispielsweise zu einem Elektromotor) hierbei mechanische in elektrische Energie umgewandelt wird, müsste es richtigerweise Mechano-elektrisches Musikinstrument genannt werden; der andere Ausdruck hat sich jedoch im deutschen Sprachgebrauch durchgesetzt. Der Grund ist wahrscheinlich darin zu sehen, dass (wie bei der Hammond-Orgel) elektrischer Strom einen Elektromotor antreibt, der eine Mechanik in Gang setzt, die dann die eigentliche Tonerzeugung ermöglicht.
Geschichte
Die ersten elektromechanischen Musikinstrumente erscheinen zum Ende des 19. Jahrhunderts. Zu nennen ist hier beispielsweise das 1897 von Thaddeus Cahill entwickelte Telharmonium oder Dynamophon (USA). Wie bei der Hammond-Orgel werden hier durch induktiv beeinflusste Elemente Wechselströme erzeugt: Eiserne Zahnräder beziehungsweise -scheiben drehen sich vor einer Spule. Dabei wird das Phänomen der Induktion benutzt, dass ein sich änderndes Magnetfeld in einer darum befindlichen Spule mit Dauermagnetkern einen elektrischen Wechselstrom erzeugt. Das gleiche Prinzip erzeugt bei der E-Gitarre den „Ton“ als Wechselstrom: Die angezupfte Stahl-Saite schwingt über einer entsprechenden Spule, dem Tonabnehmer.
Das von Thaddeus Cahill entwickelte Dynamophon (auch: Telharmonium) war ein Kuriosum. Da zu diesem Zeitpunkt (1900) der Verstärker noch nicht entwickelt war, konnte der Klang nur über Telefon gehört werden. Zwölf Zahnradscheiben waren auf einer Achse montiert und in Drehung versetzt, das ergab Induktionsstrom, der hörbar gemacht einen Sinuston ergab. Das Instrument wog 200 Tonnen und wurde nie in Serienfertigung hergestellt.
Leon Theremin erfand 1924 das Theremin (auch: Aetherophon), das noch heute vereinzelt eingesetzt wird. Das Prinzip war einfach: Das Theremin wird durch den Abstand beider Hände zu zwei Antennen berührungsfrei gespielt, wobei eine Hand die Tonhöhe, die andere die Lautstärke verändert. Es entstehen Differenzschwingungen, die hörbar gemacht werden.
Einige Jahre früher wurden die ersten Röhren-Oszillatoren entwickelt. Eines der ersten Instrumente, unter Verwendung von Oszillatoren, war das von Hugo Gernsback entwickelte Staccatone. Die hier eingesetzten Oszillatoren waren in der Lage, Sinuswellen zu erzeugen. Gernsback entwickelte dieses Instrument weiter und Clyde J. Fitch konstruierte 1926 das Pianorad. Das Pianorad war bereits polyphon spielbar, das heißt, es konnten mehrere Töne gleichzeitig erzeugt werden. Ermöglicht wurde das dadurch, dass jede Taste ihren eigenen Oszillator hatte, vierundzwanzig an der Zahl.
Der wohl bedeutendste Schritt in Richtung moderner Synthesizer war die Entwicklung des Trautoniums durch Friedrich Trautwein in den Jahren 1922 bis 1930. Es war nicht nur ein musikalisch und technisch hochinteressantes Instrument, sondern auch ein riesiger Erfolg. Es gibt tausende von Kompositionen für dieses Instrument, unter anderem Filmmusik (zum Beispiel Alfred Hitchcocks „Die Vögel“) und klassische Kompositionen. Erzeugten die ersten Röhren-Oszillatoren nur einfache Sinuswellen, so konnte die von Trautwein entwickelte Röhre Sägezahnwellen erzeugen. Daraus konnten völlig neue Klänge geschaffen werden.
Gespielt wurde das Instrument auf einer quergespannten Saite. Je nachdem wo auf die Saite gedrückt wird, ändert sich die Frequenz. Neuartig war das Prinzip, auf dem das Trautonium seine Klänge aufbaute. Trautwein verwendete dazu sein Wissen über Formanten, also bestimmte Frequenzbereiche, die bei Musikinstrumenten besonders stark hervortreten. Das Trautonium besaß verschiedene Spielhilfen und Möglichkeiten, die Klangfarbe zu verändern.
Oscar Sala entwickelte zusammen mit Trautwein in den 1950er Jahren das Gerät weiter zum Mixtrautonium. War das Trautonium in den 1930er Jahren nur einstimmig spielbar, so konnte auf diesem Instrument mehrstimmig gespielt werden. In den 1950er und 1960er Jahren entstanden noch weitere elektronische Instrumente wie der Hanert-Synthesizer, der RCA-Synthesizer, der Synket, das Clavivox und das Elektronium.
Tonerzeugung
Damit
- ein rotierendes Medium (Zahnscheibe), angetrieben mit einem Elektromotor (Hammond-Orgel)
- ein schwingendes Medium (Saite), angezupft mit dem Finger oder Plektrum (E-Gitarre)
- ein schwingendes Medium (Klangplatte oder Tonzunge), angeschlagen mit einer Mechanik ähnlich dem Klavier (Fender Rhodes)
- ein schwingendes Medium (Tonzunge), angerissen mit einer Mechanik ähnlich dem Cembalo (Claviset von „Weltmeister“)
induktiv abgenommen werden kann, muss es generell ferromagnetisch sein.
Tonabnahme
Die mechanisch erzeugte Schwingung wird in Wechselstrom umgewandelt:
- induktiv: das schwingende Medium verändert das Magnetfeld eines elektrischen Generators
- kapazitiv: das schwingende Medium entspricht einer Kondensatorelektrode, die Teil eines elektrischen Schwingkreises ist
- piezoelektrisch: das schwingende Medium ist mechanisch darauf fixiert
Instrumententypen
- Elektromechanische Orgeln, wie: Hammond-Orgel
- E-Piano
- E-Gitarre